Hielscher Ultraschall Technologie

Sonication Lysis: Zellstéierung & Extraktioun

Zuelesprooch oder Lyse ass e gemeinsamen Deel vun deeglech Probepräparatioun an Biotechnologien. D'Zil vun der Lyphus ass fir Stécker vun der Zellmauer oder der kompletter Zelle ze zerŽck fir biologesch Molekülen ze liberéieren. De sougenannte Lysat kann aus zB Plasmid, Rezeptorassays, Proteinen, DNA, RNA etc. besteet. D'Schrëtt vun der Lyse sinn d'Frakturatioun, d'Organellisolatioun oder d'Protein Extraktioun a d'Reinigung. D'extravagéierten Material (= Lysat) muss getrennt sinn an ass weider weider Ënnersichungen oder Applikatiounen, z. B. fir proteomesch Recherche. Ultraschall Homogeniséiere sinn e gemeinsamen Instrument fir erfollegräich Zell Lyse. Well d'Ultraschär Intensitéit opgestallt gëtt andeems d'Prozesserparameter ugepasst ginn, kann d'optimal Ofsécherungseintensitéit vu ganz mou zu ganz schwéier individuell fir jidder Substanz a mëttler fir de spezifesche Bewäertungszoustand entspriechen.

Zellstruktur

Zellen si geschützt mat enger halle permeablen Plasma-Membran déi aus engem phospho-lipid-bilayer (och Protein-Lipid-bilayer, aus hydrophobe Lipiden a hydrophilen Phosphor-Molekülen mat embedded Proteinmolekülen) geschafe gëtt an eng Barriär tëscht dem Zellinterior (Cytoplasmus) der extrazellularer Ëmwelt. Planzenzellen a prokaryotesch Zellen si mat enger Zellmauer ëmginn. Wéinst multiple Schichten décke Zellmauer vun Cellulose, Planzenzellen méi schwéier wéi Lysezellen. D'Zille Interieur, wéi zB Organelen, Käre, Mitochondioun, gëtt stabiliséiert duerch den Zytoskeleton.
Duerch d'Lyséierung vun den Zellen ass et fir d'Ofleegung an d'Trennung vun den Orgelen, Proteinen, DNA, mRNA oder aner Biomolekülen.

Sonication gëtt allgemeng fir d'Prouf Virbereedung vun Zell Matière benotzt.

Figur 1: Ultraschallerie vun Zellen: de mikroskopesch transversal Sektioun (TS) vum apical Stemme vun mint (Mentha piperita) weist de Mechanismus vun Aktiounen bei der Ultraschallerie vun Zellen (Vergréisserung 2000x) [Ressource: Vilkhu et al. 2011]

Methoden

Et gi verschidde Methoden fir Lysat-Zellen, déi ënnerdeeleg a mechanesch a chemesch Methoden gedeelt kënne ginn, wat d'Verwende vu Wäschmëttelen oder Léisungsmëttelen, d'Applikatioun vum Héichawen oder d'Verwenden vun enger Wëldzäite oder enger franséich Press. De Problemstudent mat dësem Method ass d'schwiereg Kontroll a Justifizéierung vun Prozessparameter a beaflosst.
Déi Haiser Nodeeler vun der gemeinsamer Lyphusmethod:

Verschidden Lycis Techniken

Table: Konventionell Methoden vun Zelle Lyse hun grouss Nodeeler

Am Géigendeel, Sonikatioun ass e ganz effizienten an zouverléissege Tool fir Zell Desintegratioun déi et erlaabt eng komplett Kontroll iwwer d'Sonikatiounsparameteren ze kréien Dëst garantéiert eng héich Selektivitéit bei der Verëffentlechung vu Materialien an der Rengheet vum Produkt. [Balasundaram et al. 2009] Et ass passend fir all Zellentypen a liicht applikabel a kleng a grouss Skala. Ultrasonicators si einfach ze botzen. En Ultrasonic Homogenisator huet ëmmer propper Plaz (CIP) a steriliséieren-op-Plaz (SIP) Funktioun. D'Sonotrode besteet aus engem massiven Titanhorn, dee kann a Waasser oder Léisungsmëttel ofgespullt ginn (ofhängeg vum Aarbechtsmedium). Den Ënnerhalt vun Ultrasonicators ass wéinst hirer Robustheet bal vernoléissbar.

Lyphus

Lysis ass e sensibel Prozess. Während der Lycis ass de Schutz vun der Zellmembran zerstéiert ginn, awer d'Inaktivéierung, Denaturatioun an d'Degradatioun vun den extrahierten Proteinen duerch eng onphysiologësch Ëmwelt (Ofwielung vum pH-Wert) muss verhënnert ginn. Dofir gëtt am allgemenge Lyse an enger Pufferungsléisung ausgeführt. Déi meescht Schwieregkeeten entstoen duerch onkontrolléiert Zelle Stéierung, déi zu engem onbeschiedene Release vun all intrazellulärem Material oder / an d'Denaturatioun vum Zilprodukt resultéieren.

Ultraschallzell-Lyse kann benotzt ginn fir d'Probepréparatioun am Labo an fir d'Produktion vu groussen Bänn. Klickt fir ze vergréisseren!

Figur 1: 200 wattsmächteg staark Ultraschallhomogeniséierer UP200Ht mat digitalen Kontrollen an automatesch Datenerfassung fir zouverlässeg a reproduzierbar Zell Lyse.

Ultraschall Lysis

Allgemeng ass d'Lyphis vu Proben am Labo tëschent 15 Sekonnen an 2 Minutten daueren. Well d'Intensitéit vun der Opléisung ganz einfach gëtt duerch Amplitude z'änneren fir eng sonication ze maachen an och duerch d'Choix vun der richteger Ausrüstung ass et méiglech, Zellmembranen ganz onfähech oder ganz abrupt ze stéieren, hänkt dovun of der Zellstruktur an am Lysezweck ( zB DNA Extraktioun erfordert méi dënnere Oploen, déi komplett Protein Extraktioun vun Bakterien erfordert eng méi intensiv Ultraschallbehandlung). D'Temperatur während de Prozess kann duerch en integréierte Temperatursensor kontrolléiert ginn an duerch d'Kukkelen (Eisbaden oder Stroumzellen mat Kéijacken) kontrolléiert ginn oder duerch Schwangeren am gepulste Modus sinn. Während der Pulsmodus sinn d'Kuerz sonikplaatz Zykleten vun 1-15 Sekunden Dauer fir Wärmevergëftung a Ofkillen während de länger intermittierend Perioden.
All Ultraschall-Prozeduren sinn komplett reproduzéiert a linear skalierbar.

Ultrasonic Homogenisator VialTweeter fir d'simultan Probe Virbereedung vu bis zu 10 Testréier. (Klickt fir ze vergréisseren!)

Déi Ultraschervorrichtung VialTweeter erméiglecht d'Simultane vun der Probenentzündung bis 10 Glasfläschen ënnert déi selwecht Prozedur.

Ultraschall Homogeniséierter

Verschidden Typen Ultraschallen Apparater fir datt d'Préparatioun vun der Probe Zil passt an d'Benotzerfrëndlechkeet a Funktiounskomfort garantéieren. Probe-Typ Ultraschaller sinn déi meescht üblech Apparaten am Labor. Si sinn am meeschten ugepassten fir d'Préparatioun vu Kleng- a Mëttelproblemer mat Volume vun 0,1 mL bis 1000mL. Verschidde Stroumgréissten an Sonotroden erméiglechen dem Ultraschall an de Probe Volume an de Behälter fir déi effektivsten an effizient sonicating results. Den Ultraschal-Sonde-Gerät ass déi bescht choix wann eenzel Proben mir bereet sinn.

Informatiounen ufroen




Notéiert eis Privatsphär Politik.


Wann méi Prouf préparéiert ginn, z. B. 8 Fläschelen vun der Zellléisung, Apparater wéi de VialTweeter oder e Ultraschallchuppel sinn am meeschte passend Homogeniséierer fir Lyse. Verschidde Fläschelen sinn an der selwechter Zäit mat der selwechter Intensitéit behandelt ginn. Dëst späichert net nëmmen d'Zäit, mee och d'selwecht Behandlung vun alle Proben, déi d'Resultater vun den Proben sécher an vergläichbar maachen. Ausserdeem gëtt d'Cross-contamination iwwer d'Ultraslon Sonotrode (och bekannt als Ultraschallsonde, Horn, Tipp oder Fanger). Well Vialen benotzt ginn, ze laangentwuereche Probe a Verloscht vu Wäertungen wéinst Ofdreiwung vu Gefaangenen entlooss.
Fir méi héicht Volumen, zB fir d'kommerzielle Produktioun vun Zellextrakten, sinn kontinuéierlech Ultraschallsysteme mat engem Stroumzellenreaktor am meeschte passend. D'kontinuéierlech a souguer d'Stréimung vum veraarbechten Material garantéiert eng Evenementatioun. All Parameteren vum Ultraschalldepensiounsprozess kënne optiméiert a gerechtfäerdegt sinn op d'Ufuerderungen vun der Applikatioun an dem spezifesche Zellmaterial.
Virsiichteg Prozedur fir Ultraschall-Lyséieren vun bakteriellen Zellen:

  • Virbereedung vun der Zellsuspension: D'Zellpellets mussen ganz an enger Puffer-Léisung vu Homogeniséierung suspendéiert ginn (wielt Är Puffer-Léisung kompatibel mat der folgender Analyse, zB speziell Chromatographie-Methode). Lysozyme a / oder aner Additive addéieren, wann néideg (se mussen och mat Trennung / Purifikatiounsmëttelen kompatibel sinn). Mixen / Homogenize d'Léisung sanft ënnert mild sonication bis d'komplett Ofhängegkeet erreecht gëtt.
  • Ultraschall Lyse: Plaz d'Probe an engem Ice Bath. Bei der Zort vun der Zelle sinn d'Suspension op 60-90 Sekonne Burst (ouni de Pulsmodus vun Ärem Ultraschall) ze soniciséieren.
  • Trennung: Santrifuge de Lysat (zB 10 min. Op 10.000 xg, bei 4degC). Separat den Iwwerstand vu der Zellpellet séch aus. De Supernatant ass d'total Zelllysat. No der Filtratioun vum Iwwerstand kritt Dir eng geklärte Fliissem vum löslechen Zellprotein.

Déi meescht gemeinsam Applikatiounen fir Ultrasieger an der Biologie a Biotechnologie sinn:

  • Zuelemarktpräparatioun
  • Opléisung Hefteg, Bakterien, Planzenzellen, weich & helle Zellgewebe, Nuklearmaterial
  • Protein Extraktioun
  • Virbereedung an Isoléierung vun Enzymen
  • Produktioun vun Antigen
  • DNA Extraktioun a / oder gezielte Fragmentéierung
  • Liposomen preparéieren
Héichkraaft Ultraschallhomogeniséierer wéi den UIP1000hd ginn fir Zongrëss an Extraktioun am Stéck oder duerchdriwwe Stroum, awer och duerch Modus benotzt. (Klickt fir ze vergréisseren)

Ultraschall Benchtop Systemer wéi de UIP1000hd (1kW) kënnen méi grouss Bëstemen vun biologesche Material veraarbecht ginn.

Déi mannfollef Applikatioune vu Ultraschallzweige sinn an de Sektoren Biotechnologie, Bioengineering, Mikrobiologie, Molekularbiologie, Biochemie, Immunologie, Bakteriologie, Virologie, Proteomik, Genetik, Physiologie, Zellbiologie, Hämatologie a Botanik.

Fir Evaluatioun an Optimisatioun vun de Clientë Applikatioune bitt Hielscher Ultrasonics e komplett ausgestatt Ultraschall-Prozesslaboratoire. Kontaktéiert eis fir weider Informatioun!

Literatur / nëmmen

  • Balasundaram, B .; Harrison, S.; Bracewell, DG (2009): Fortschrëtter an der Produktvisioun Strategien a Auswierkungen op d'Bioprozess-Design. Trends an der Biotechnologie 27/8, 2009, pp. 477-485.
  • Vilkhu, K .; Manasseh, R .; Mawson, R .; Ashokkumar, M. (2011): Ultraschall-Recovery a Modifikatioun vun de Liewensmëttelbedingunge. In: Feng / Barbosa-Cánovas / Weiss (2011): Ultrasound Technologies for Food and Bioprocessing. New York: Springer, 2011. S. 345-368.

Kontaktéiert eis / frot bei méi Informatiounen

Diskussioun un eis iwwert Är Veraarbechtung Ufuerderunge. Mir wäerten déi gëeegent charge an Veraarbechtung Parameteren fir Äre Projet recommandéieren.